DE102021106040A1

DE102021106040A1 - Verfahren zum Betreiben einer Schmelzwanne in Form einer U-Flammenwanne sowie Schmelzwanne

Info

Publication number: DE102021106040A1
Application number: DE102021106040.0A
Authority: DE
Inventors: Lars Biennek; Volker Scharnagl; Max Kallert; Peter Griebenow
Original assignee: Horn Glass Industries AG
Current assignee: Horn Glass Industries AG
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Schmelzwanne in Form einer U-Flammenwanne oder einer Querflammenwanne, umfassend eine über einen Boden, Seitenwände und eine Decke begrenzte Brennkammer, die mit wenigstens zwei Brennerports verbunden ist, wobei jeder Brennerport wenigstens einen Brenner aufweist, dem ein Brenngas sowie Verbrennungsluft zugeführt wird, und wobei in der U-Flammenwanne oder der Querflammenwanne, seitlich und/oder bodenseitig, mehrere Heizelektroden vorgesehen sind und das Beheizen simultan einerseits über den wenigstens einen Brenner eines Brennerports und andererseits über zumindest einen Teil der Heizelektroden erfolgt, wobei die Gesamtheizleistung aus einem aus der Gasverbrennung resultierenden Verbrennungs-Leistungsanteil und einem aus der elektrischen Beheizung resultierenden Elektro-Leistungsanteil besteht, wobei bei einer Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils und gleichzeitiger Erniedrigung des Verbrennungs-Leistungsanteils durch Verringerung der zugeführten Brenngasmenge und der Verbrennungsluftmenge zusätzlich ein Anteil an Verbrennungsabgas zusammen mit der Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei die Menge an Verbrennungsabgas derart bemessen wird, dass die Geschwindigkeit des Gasgemischs aus Verbrennungsluft und Verbrennungsabgas gleich oder größer als ein Mindestgeschwindigkeitswert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schmelzwanne in Form einer U-Flammenwanne oder einer Querflammenwanne, umfassend eine über einen Boden, Seitenwände und eine Decke begrenzte Brennkammer, die mit wenigstens zwei Brennerports verbunden ist, wobei jeder Brennerport wenigstens einen Brenner aufweist, dem ein Brenngas sowie Verbrennungsluft zugeführt wird, und wobei in der U-Flammenwanne oder der Querflammenwanne, insbesondere bodenseitig, mehrere Heizelektroden vorgesehen sind und das Beheizen simultan einerseits über den wenigstens einen Brenner eines Brennerports und andererseits über zumindest einen Teil der Heizelektroden erfolgt, wobei die Gesamtheizleistung aus einem aus der Gasverbrennung resultierenden Verbrennungs-Leistungsanteil und einem aus der elektrischen Beheizung resultierenden Elektro-Leistungsanteil besteht.
Eine solche Schmelzwanne in Form einer U-Flammenwanne oder einer Querflammenwanne dient zum Erschmelzen einer Glasmasse. Die Schmelzwanne weist eine Brennkammer auf, in der der eigentliche Aufschmelzvorgang stattfindet, und in die die aufzuschmelzenden Ausgangsstoffe ergeben werden. Der Brennkammer zugeordnet sind bei der U-Flammenwanne zwei separate Brennerports mit jeweils einem Brennerhalsmaul. In jedem Brennerport ist mindestens ein Brenner, üblicherweise eine Reihe einzelner Brenner, vorgesehen. Die Brenner werden mit einem fossilen Brenngas betrieben, dem als Oxidant Verbrennungsluft in definierter Menge und mit einer definierten Verbrennungsluftgeschwindigkeit zugemischt wird. Die Funktionsweise einer solchen U-Flammenwanne ist derart, dass der eine Brennerport im Verbrennungsmodus arbeitet, während über den anderen Brennerport die brennkammerseitig anfallenden Abgase abgezogen werden. Da beide Brennerports am Eingang der Brennkammer angeordnet sind, ergibt sich demzufolge in Bezug auf die Flamm- und Abgasrichtung ein U-förmiger Weg. Diese Arbeitskonfiguration bleibt für eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 20 Minuten, eingestellt, wonach der Betrieb wechselt. Der bis dahin in Brennerbetrieb arbeitende Brennerport wechselt in den Abgasabzugsbetrieb, über ihn wird nachfolgendes Abgas abgezogen, während der andere Brennerport in den Brennerbetrieb wechselt.
Den Brennerports ist des Weiteren eine regenerative Wärmerückgewinnungsanlage (Regenerator) vorgeschaltet, in dem die Verbrennungsluft aus der Abwärme des Abgases vorgewärmt wird, die eine Umsteueranlage aufweist oder der eine solche zugeordnet ist, über die die Umsteuerung der Abgasführung und der Verbrennungsluftführung erfolgt, wenn der Betrieb der Brennerports umgeschaltet wird. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen regenerativen endbefeuerten Glasschmelzwanne ist hinlänglich bekannt.
Während die beiden Brennerports in der U-Flammenwanne nebeneinander an der Stirnseite angeordnet sind, liegen sie bei der Querflammenwanne an den Seitenwänden. Dort ist immer ein Brennerport genau gegenüber einem anderen Brennerport angeordnet. Die Betriebsweise ist auch hier wechselnd. Wird beispielsweise von der linken Seite gefeuert, so kommt, wie bei der U-Flammenwanne, die Verbrennungsluft aus dem Regenerator, in dem sie vorgewärmt wird, und wird in die Brennkammer geleitet. Die im oder unter dem Brennerport seitlich angebrachten Brenner führen den Brenngasstrom in die Brennkammer ein. Die entstehenden Abgase ziehen dabei über den gegenüberliegenden Brennerport ab. Dort heizen sie dann die dortige Gitterung im Regenerator auf. Nach 20-30 min wechseln die Seiten und die rechte Seite feuert nun, währen die linke Seite das Abgas aufnimmt. In der Regel sind mehrere dieser Brennerport-Paare nebeneinander entlang der Seitenwand angeordnet, bei größeren Wannen bis zu 6 oder 7 Paare. Die Brennerports und die entsprechenden Regeneratoren bzw. Regeneratorkammern können für unterschiedliche Luftmengen dimensioniert sein. Dabei kann ein Regenerator bzw. eine Regeneratorkammer nur einen Brennerport bedienen, oder als gemeinsamer Regnerator auch mehrere. Auch der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Querflammenwanne ist bekannt.
Neben derartigen Schmelzwannen, die quasi einen hybriden Heizbetrieb aus mit fossilem Brenngas betriebener Brennerheizung und mit Strom betriebener Elektroheizung ermöglichen, sind auch rein fossil beheizte Schmelzwannen bekannt, die nur eine fossile Brennerheizung aufweisen, und die ebenfalls über zwei entsprechende Brennerports mit separaten Brennern und vorgeschalteter Wärmerückgewinnungsanlage nebst Umsteueranlage verfügen.
Für den fossilen Heizbetrieb ist die Flammenstabilität von entscheidender Bedeutung. Um die Flammenstabilität zu gewährleisten, ist eine hinreichende Menge an Oxidationsmittel, üblicherweise Verbrennungsluftmenge erforderlich, die dem fossilen Brenngas beigemischt wird, damit am Brennerhalsmaul ein ausreichend hoher Impuls des Gasgemischs aus Brenngas sowie Verbrennungsluft gegeben ist. Das heißt, dass die Schmelzwanne respektive die Brenner nur so betrieben werden können und dahingehend ausgelegt sind, dass stets mit ausreichend hoher Gasgeschwindigkeit am Brennerhalsmaul gearbeitet wird, um einen ausreichend hohen Impuls zu erzeugen und um damit die Flammenstabilität zu gewährleisten und eine nicht ausreichende Beheizung zu vermeiden. Dies gilt auch bei einer hybrid beheizenden Schmelzwanne mit zusätzlicher Elektroheizung. Dabei ist der Elektro-Heizleistungsanteil derart limitiert, dass die Gasbrenner stets mit ausreichender Luftgeschwindigkeit betrieben werden, um die Flammstabilität zu gewährleisten, das heißt, dass ein bestimmtes Verhältnis aus Verbrennungs-Leistungsanteil und Elektro-Leistungsanteil gegeben sein muss bzw. der Verbrennungs-Leistungsanteil nicht unter einen Grenzwert reduziert werden kann. Denn mit der Reduzierung des Verbrenner-Leistungsanteil einher geht die Reduzierung der Menge an verwendetem gasförmigem Brennstoff und damit zwangsläufig auch der benötigten Verbrennungsluftmenge, was zwangsläufig zu einer niedrigeren und bei zu starker Reduzierung zu niedrigen Luftgeschwindigkeit am Brennerhalsmaul führt, so dass die Flammenstabilität nicht mehr gewährleistet werden kann. Auch bei rein fossiler Beheizung, wenn also keine zusätzliche Elektroheizung vorgesehen ist, ist auslegungsgemäß stets mit einer hinreichend hohen Brennstoffmenge zu arbeiten, damit die benötigte Verbrennungsluftmenge derart bemessen ist, dass sich eine ausreichende Luftgeschwindigkeit am Brennerhalsmaul ergibt und die Flammenstabilität gewährleistet ist.
Betriebsbedingt folgt hieraus, dass bei einer hybriden Schmelzwanne das Verhältnis aus Verbrennungs-Leistungsanteil und Elektro-Leistungsanteil nur bis zu einem maximalen Elektro-Leistungsanteil variabel ist, da ansonsten der flammenstabile Brennerbetrieb nicht aufrechterhalten werden kann.
Da gerade bei energieintensiven Produktionsprozessen, wie beim Betreiben einer Schmelzwanne in Verbindung mit dem Einsatz eines fossilen Brennstoffs stets eine Reduktion der Kohlenstoffdioxid-Emission angestrebt wird, gleichzeitig aber auch wechselnd verfügbare, alternativ gewonnene elektrische Energie aus Sonne und Wind zur Verfügung steht, die aufgrund der engen Leistungsanteilverhältnisse nicht genutzt werden kann, sind einem aus Emissions- und Energieverbrauchshinsicht optimierten Betrieb Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Schmelzwanne anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils und gleichzeitiger Erniedrigung des Verbrennungs-Leistungsanteils durch Verringerung der zugeführten Brenngasmenge und der Verbrennungsluftmenge zusätzlich ein Anteil an Verbrennungsabgas zusammen mit der Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei die Menge an Verbrennungsabgas derart bemessen wird, dass die Geschwindigkeit des Gasgemischs aus Verbrennungsluft und Verbrennungsabgas gleich oder größer als ein Mindestgeschwindigkeitswert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den Elektro-Leistungsanteil deutlich über das bisher bestehende maximale Niveau hinaus zu erhöhen. Wie beschrieben ist mit einer Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils eine entsprechende Verringerung des Verbrennungs-Leistungsanteils verbunden.
Diese Verringerung führt zu einer Reduzierung der Menge desverwendeten fossilen respektive gasförmigen Brennstoffs, was aber bei zu starker Reduzierung aufgrund der sinkenden Verbrennungsluftmenge und damit sinkenden Luftgeschwindigkeit am Brennerhalsmaul zu Problemen mit der Flammstabilität führt. Erfindungsgemäß wird dem bei einer entsprechenden starken Reduzierung des Verbrennungs-Leistungsanteils dadurch entgegengewirkt, dass die Reduzierung der Verbrennungsluftmenge durch eine Zuführung von Verbrennungsabgas zumindest teilweise kompensiert wird, sodass sich insgesamt eine Gesamtgasmenge aus Verbrennungsluft und Verbrennungsabgas ergibt, die eine Gasgemischgeschwindigkeit am Brennerhalsmaul aufweist, die einem Mindestgeschwindigkeitswert entspricht. Das heißt, dass durch diese bewusste Zuführung des Verbrennungsabgases die Gasgemischmenge gezielt erhöht wird, sodass sich am im Querschnitt definierten Brennerhalsmaul resultierend aus der entsprechend erhöhten Gasmenge eine hinreichende Gasgeschwindigkeit ergibt und die Flammstabilität sichergestellt ist. Das heißt, dass die Geschwindigkeit des Gasgemischs am Brennerhalsmaul trotz verringernder Menge an reine Verbrennungsluft auf einem hinreichend hohen Niveau ist, dass die Flammstabilität trotz einer Verringerung der fossilen Brennstoffmenge gehalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet demzufolge die Möglichkeit, den Einsatz fossilen oder sonstigen gasförmigen Brennstoffs zu reduzieren, verbunden mit einer Reduzierung der aus dessen Verbrennung entstehenden Kohlenstoffdioxid-Emissionen. Gleichzeitig kann auf die erfindungsgemäße Weise flexibel auf temporäre verfügbare elektrische Energie aus alternativen Energiequellen wie Sonne und Wind zurückgegriffen werden, und zwar mit einem entsprechend hohen Anteil, da das erfindungsgemäße Verfahren es zulässt, den Elektro-Leistungsanteil deutlich über das bisher bekannte Maximum hinaus zu erhöhen und den Verbrennungs-Leistungsanteil deutlich unter dessen bisher mögliches Minimum zu reduzieren. Denn durch die Zuführung des Verbrennungsabgases in einer definierten Menge wird die Gesamtmenge an Gasgemisch aus Verbrennungsluft und Verbrennungsabgas und damit dessen Geschwindigkeit erhöht, wodurch der benötigte Impuls in Glasflussrichtung erzeugt wird. Der Leistungsbereich einer gegebenen brennstoffbasierten Befeuerung wird also nach unten erweitert und die Flexibilität des Stromeinsatzes deutlich erhöht.
Diese Vorteile ergeben sich bei einer hybriden regenerativen endbefeuerten Glasschmelzwanne, also eine Schmelzwanne, bei der von Haus aus eine Brennerbeheizung und eine Elektrobeheizung vorgesehen ist. Das Verfahren ermöglicht aber auch vorteilhaft die Nachrüstung einer originär nur auf eine Brennerbeheizung ausgelegten Schmelzwanne mit einer starken Elektrobeheizung. Denn aufgrund des Umstands, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine Variation der Gesamtheizleistung aus Verbrennungs-Leistungsanteil und Elektro-Leistungsanteil in einer deutlich größeren Bandbreite ermöglicht als bei bisher bekannten Schmelzwannen, rechtfertigt eine entsprechende Nachrüstung bereits bestehender, rein brennerbefeuerter Schmelzwannen im Hinblick auf die damit verbundene Flexibilität in Bezug auf den Stromeinsatz sowie die Reduzierung an fossilem oder sonstigem gasförmigen Brennstoff. Das heißt, dass dadurch eine bisher rein brennstoffbetriebene Schmelzwanne zu einer hybriden Schmelzwanne mit zusätzlicher Elektroheizung umgerüstet und ein wirtschaftlich zweckmäßiger Betrieb ermöglicht wird. Gleiches gilt auch für die Nachrüstung einer schon hybriden regenerativen Glasschmelzwanne, also eine Schmelzwanne, bei der von Haus aus eine Brennerbeheizung und eine Elektrobeheizung vorgesehen ist. Auch hier kann durch das Verfahren eine höhere Flexibilität in Bezug auf Stromeinsatz sowie die Reduzierung an fossilem oder sonstigem gasförmigen Brennstoff erlangt werden.
Wie beschrieben wird durch Zuführung eines mengenmäßig entsprechenden Verbrennungsabgasstroms zur Verbrennungsluft der aus der Reduzierung des Brennstoffs resultierende Mangel an Gasvolumen ausgeglichen und so die Gasgemischgeschwindigkeit wieder auf einen oder über einen Mindestgeschwindigkeitswert angehoben, der eine Flammenstabilität sicherstellt. Diese Mindestgeschwindigkeitswert sollte bei einer U-Flammenwanne wenigstens 5 m/s, insbesondere wenigstens 6 m/s betragen. Es hat sich herausgestellt, dass ab einem solchen Mindestgeschwindigkeitswert mit hinreichender Sicherheit die Flammenstabilität gewährleistet werden kann. Je nach gegebener Betriebssituation kann dabei die zugegebene Verbrennungsabgasmenge so bemessen werden, dass die tatsächlich gegebene Gasgemischgeschwindigkeit dem Mindestgeschwindigkeitswert entspricht oder nur wenig darüber liegt. Die Einstellung kann aber auch derart sein, dass der Mindestgeschwindigkeitswert deutlich überschritten wird. Maximal sollte der Mindestgeschwindigkeitswert 14 m/s, insbesondere 12 m/s nicht überschreiten, ein Zielwert vom 10 m/s ist eine zweckmäßige Obergrenze.
Im Falle einer Querflammenwanne sollte der Mindestgeschwindigkeitswert wenigstens 4 m/s, insbesondere wenigstens 4,5 m/s betragen. Maximal sollte bei diesem Wannentyp der Mindestgeschwindigkeitswert 12 m/s, insbesondere 10 m/s nicht überschreiten, ein Zielwert von 8 m/s ist eine zweckmäßige Obergrenze. Da hier quer gefeuert wird, muss die Flamme nur eine kürzere Strecke überdecken, anders als bei der Längsfeuerung bei U-Flammenwanne, weshalb bei der Querflammenwanne eine niedrigere Mindestgeschwindigkeit für eine ausreichende Flammenstabilität ausreichend ist.
Der Teilstrom des Verbrennungsabgases wird zweckmäßigerweise über eine in der Zuführmenge steuerbare Zuführeinrichtung gesteuert. Das heißt, dass die rezirkulierte Verbrennungsabgasmenge über die Zuführeinrichtung exakt gesteuert eingestellt werden kann. Die Rezirkulation kann beispielsweise über einen Heißgasventilator oder eine Treibdüse als Zuführeinrichtung realisiert werden. Deren Steuerbarkeit ermöglicht eine hinreichende genaue Einstellung der Menge an rezirkuliertem Verbrennungsabgas und damit der der Verbrennung dienenden Gasgemischmenge, sodass eine entsprechende Einstellung der Strömungsparameter des resultierenden Gasgemisches in Bezug auf die einzustellende Gemischgeschwindigkeit möglich ist.
Die Steuerung der Zuführeinrichtung erfolgt zweckmäßigerweise über eine Steuerinformation, die auf Basis verschiedener Parameter bestimmt werden kann. In die Ermittlung der Steuerinformation können dabei folgende Parameter eingehen:

- eine die Temperatur der zugeführten Verbrennungsluft beschreibende Lufttemperaturinformation,
- eine die durch eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung zugeführte Verbrennungsluftmenge beschreibende Luftmengeninformation sowie
- eine den Sauerstoffgehalt oder Kohlendioxidgehalt des Gasgemischs beschreibende Gasgemisch-Sauerstoffinformation oder Gasgemisch-Kohlendioxidinformation,
- eine die durch eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung zugeführte Abgasmenge beschreibenden Abgasmengeninformation.

Es kann eine die Temperatur der zugeführten Verbrennungsluft beschreibende Lufttemperaturinformation als Parameter berücksichtigt werden. Das heißt, dass mittels einer geeigneten Sonde eine Temperaturmessung der Verbrennungslufttemperatur beispielsweise im Kammerkopf vor dem jeweiligen Brennerport, der im Brennerbetrieb arbeitet, vorgenommen wird.
Ein weiterer berücksichtigbarer Parameter ist eine die durch eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung zugeführte Verbrennungsluftmenge beschreibende Luftmengeninformation. Das heißt, dass die beispielsweise über einen Verbrennungsluftventilator angebrachte Verbrennungsluftmenge mittels einer geeigneten Apparatur gemessen wird.
Und schließlich wird als Parameter eine den Sauerstoffgehalt des Gasgemischs beschreibende Gasgemisch-Sauerstoffinformation berücksichtigt. Mit einer geeigneten Sonde wird der Sauerstoffgehalt des Gasgemischs aus Verbrennungsluft und Verbrennungsabgas beispielsweise wiederum im Kammerkopf gemessen. Durch Zuführung des Verbrennungsabgases, das aufgrund einer unvollständigen, überstöchiometrischen Verbrennung des Brennstoffs einen sehr geringen Restsauerstoffgehalt besitzt, sinkt zwangsläufig der Sauerstoffgehalt des Gasgemischs. Wird nun der Sauerstoffgehalt beispielsweise im Kammerkopf des brennenden Brennerport ermittelt, so kann auch dieser Parameter in die Ermittlung der benötigten rezirkulierten Abgasmenge eingehen.
Alternativ kann auch die Kohlendioxid-Konzentration im Kammerkopf/Kammerfuß gemessen werden. CO₂ ist der Hauptbestandteil des Verbrennungsabgases und eine Information über dessen Konzentration im Gasgemisch kann ebenfalls als Parameter in die Ermittlung der benötigten rezirkulierten Abgasmenge eingehen.
Zusätzlich gibt es auch Möglichkeiten die Abgasmenge direkt zu messen. Durch die Verschmutzung des Abgases sollte dies aber vorzugsweise kontaktlos erfolgen.
Neben diesen vorstehend beschriebenen Parametern, die bevorzugt gemeinsam berücksichtigt werden, ist es weiterhin möglich, die Steuerinformation zusätzlich auf Basis einer den Sauerstoffgehalt im Verbrennungsabgas beschreibenden Abgas-Sauerstoffinformation zu ermitteln. Über die Messung des Restsauerstoffs im Verbrennungsabgas mittels einer geeigneten Sonde kann hierüber das Ziehen von Falschluft erkannt und die Falschluftmenge bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann hierüber auch ein Messfehler in der Luftmengenmessung erkannt und gegebenenfalls kompensiert werden.
Wie beschrieben wird bevorzugt die Gasgemisch-Sauerstoffinformation oder die Gasgemisch-Kohlendioxidinformation in einem Kammerkopf einer der Brennkammer vorgeschalteten Abgaswärmerückgewinnungsanlage ermittelt. Wird zusätzlich eine Abgas-Sauerstoffinformation ermittelt, so kann auch dies im Kammerkopf der Abgaswärmerückgewinnungsanlag erfolgen, oder im Kammerfuß der Abgaswärmerückgewinnungsanlage. Das Ermitteln des Restsauerstoffgehalts im Kammerkopf der abziehenden Seite ermöglicht dabei die bereits beschriebene Falschluftmengenbestimmung oder die Ermittlung etwaige Messfehler in der Luftmengenmessung sowie die genaue Bestimmung des Restsauerstoffgehalts im Abgas. Die Ermittlung im Kammerfuß ermöglicht zumindest die Ermittlung des Restsauerstoffgehalts und kann als optional zusätzlicher Messparameter zur Präzisierung der Mengenermittlung des benötigten Verbrennungsabgases herangezogen werden.
Dabei ist es denkbar, die entsprechenden Parameter aktuell zu messen. Das heißt, dass mit geeigneten Sonden oder Sensoren, die zum Teil ohnehin bei bestehenden Schmelzwannen verbaut sind, aktuelle Werte gemessen werden. Im Falle einer Nachrüstung einer bisher nur Brennstoff befeuerten Schmelzwanne sind entsprechende Elektroden, üblicherweise Molybdänelektroden, wannenseitig anzubringen sowie entsprechende Transformatoren-, Leitungs- und Steuerungstechnik zu verbauen. Im Abgas- und Luftzuführungssystem ist weiterhin die entsprechende Zuführeinrichtung für das Verbrennungsabgas, also beispielsweise ein Ventilator sowie entsprechende Rohrleitungen und Steuer- und Regelorgane vorzusehen, die dem regenerativen Beheizungssystem anzupassen sind, um den Abgasteilstrom zu entnehmen und den Verbrennungsluftstrom beizumischen. Hierbei können entsprechende Sensoren, die die Messung der entsprechenden Parameter ermöglichen, problemlos nachgerüstet werden.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, die Ermittlung der Verbrennungsabgasmenge auf Basis von Festwerten, die in einer entsprechenden Tabelle hinterlegt sind und die auf Basis früherer Messungen bestimmt worden, vorzunehmen. Die Auswahl der nötigen Parameter erfolgt z.B. in Abhängigkeit der angestrebten Leistungsanteile, zu denen entsprechende Parametersätze hinterlegt sind.
Das Verbrennungsabgas wird zweckmäßigerweise in einer Umsteueranlage, mittels der ein jeweiliger Abgaskanal eines jeden Brennerports geöffnet oder geschlossen wird, abgegriffen und mithilfe eines Antriebs (z.B. Heißgasventilator oder Treibdüse) über eine Rohrleitung der Verbrennungsluft zugeführt wird. Eine solche Umsteueranlage ist Teil einer Wärmerückgewinnungs- und/oder Rezirkulationsanlage und ermöglicht das Umschalten des jeweiligen Brennerportbetriebs. Über diese Umsteueranlage, die unmittelbar in den jeweiligen Brennerportbetrieb eingreift respektive diesen steuert und definiert, ist daher auf einfache Weise der entsprechende Abgasabzug respektive die entsprechende Zuführung zur Verbrennungsluft möglich.
Bei Abgasrezirkulationsraten von über 20% kann es dazu kommen, dass durch den erhöhten Abgasanteil die Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsluft-Gasgemisch zu stark sinkt. Dann ist rein stöchiometrisch zwar genug Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung im Volumenstrom enthalten, aber durch die geringere Sauerstoffkonzentration kann es trotzdem zu Problemen in der Verbrennung kommen. Eine weitere Erhöhung der Verbrennungsluft würde das Problem zwar beheben, ist aber energetisch unvorteilhaft. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, reinen (>90%) Sauerstoff mit in das Verbrennungsluft-Gasgemisch einzuführen. Dies kann auf dem ganzen Weg innerhalb des Regenerators, im Brennerhals oder auch direkt in der Schmelzwanne geschehen. Das heißt, dass erfindungsgemäß bei Unterschreiten eines vorbestimmten Mindestgehaltwert an Sauerstoff im Gasgemisch dem Gasgemisch reiner Sauerstoff zugeführt wird, so dass der Sauerstoffgehalt über dem Mindestgehaltwert, jedoch unter einem Maximalgehaltwert liegt. Der Ist-Sauerstoffgehalt kann kontinuierlich bestimmt werden, so dass permanent kontrolliert werden kann, ob eine Sauerstoffzufuhr erforderlich ist oder nicht, bzw. ab wann eine solche wieder beendet werden kann.
Als Messgröße, anhand welcher bestimmt werden kann, ob eine zusätzliche Sauerstoffzufuhr nötig ist, könnte ebenfalls der Sauerstoffgehalt im Verbrennungsluft-Gasgemisch herangezogen werden. Fällt dieser unter einen Wert von z.B. 17%, kann aktiv Sauerstoff hinzugegeben werden, bis wieder eine Sauerstoffkonzentration von z.B. 20,9 % herrscht oder maximal bis zu einer Sauerstoffkonzentration von z.B. 30%. Erfindungsgemäß sollte also der Mindestgehaltwert 20%, vorzugsweise 17% betragen, und der Maximalgehaltwert 30% betragen.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Schmelzwanne in Form eine U-Flammenwanne oder einer Querflammenwanne, umfassend eine über einen Boden, Seitenwände und eine Decke begrenzte Brennkammer, die mit wenigstens zwei Brennerports verbunden ist, wobei jeder Brennerport wenigstens einen Brenner aufweist, dem ein Brenngas sowie Verbrennungsluft zugeführt wird, und wobei in der U-Flammenwanne oder der Querflammenwanne, seitlich und/oder bodenseitig, mehrere Heizelektroden vorgesehen sind und das Beheizen simultan einerseits über den wenigstens einen Brenner eines Brennerports und andererseits über zumindest einen Teil der Heizelektroden erfolgt, wobei die Gesamtheizleistung aus einem aus der Gasverbrennung resultierenden Verbrennungs-Leistungsanteil und einem aus der elektrischen Beheizung resultierenden Elektro-Leistungsanteil besteht, umfassend eine Steuerungseinrichtung eingerichtet zur Steuerung der mit der Verbrennungsluft zu mischenden Menge an Verbrennungsabgas gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wie auch die erfindungsgemäße Schmelzwanne bieten eine Reihe von Vorteilen. Im Vordergrund steht die Erhöhung der Flexibilität hinsichtlich des Energiemixes, mit dem die Schmelzwanne betrieben wird. Denn das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es mit besonderem Vorteil, den Elektro-Leistungsanteil deutlich im Vergleich zu dem bisher möglichen Anteil anzuheben, bei gleichzeitig entsprechender Reduzierung des fossilen oder gasförmigen Brennstoffs respektive des Verbrennungs-Leistungsanteils. Das heißt, dass mit einem Brennstoff-Unterschuss gearbeitet werden kann, wobei aber gleichzeitig trotz dieser starken Reduzierung des Brennstoffanteils die Flammenstabilität infolge der Verbrennungsabgasrezirkulation aufrechterhalten wird.
Bei bekannten hybriden Schmelzwannen beträgt der maximale Größenbereich, innerhalb dem der Elektro-Leistungsanteil variiert werden kann, in etwa 10-15%. Ausgehend von einem Auslegungszustand der Schmelzwanne mit minimalem Elektro-Leistungsanteil von 0%, kann dieser dann maximal 10-15% betragen. Ist die Schmelzwanne von vornherein mit einem größeren minimalen Elektro-Leistungsanteil ausgelegt, zum Beispiel 20% so liegt der maximale Elektro-Leistungsanteil bei 30-35 %. In dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei der erfindungsgemäßen Schmelzwanne ist es nun vorteilhaft möglich, diesen maximalen Elektro-Leistungsanteil bzw. das Intervall, innerhalb dem der Elektro-Leistungsanteil variiert werden kann, um mehrere Prozentpunkte, insbesondere um einen Anteil von 10-20% zu vergrößern. Das heißt das Variationsintervall vergrößert sich auf etwa 25-35%. Im ersten Beispiel wäre nun ein minimaler Elektro-Leistungsanteil von 0% und ein maximaler von 25-35% möglich, im zweiten Beispiel wären es minimal 20% und maximal 45-55%. Je nach Konzeption der Schmelzwanne ist ein maximaler Elektro-Leistungsanteil verfahrensbedingt möglich. Bei einer U-Schmelzwanne mit der erfindungsgemäßen Rezirkulation ist eine Steigerung des Elektro-Leistungsanteils auf bis zu ca. 80% möglich, bei einer Querflammenwanne ist eine Steigerung ebenfalls auf bis zu ca. 80% möglich. Die entsprechenden Restleistungen werden durch die fossile Feuerung abgedeckt.
Ein weiterer Vorteil ist die wirtschaftlich zweckmäßige Nachrüstungsmöglichkeit einer elektrischen Zusatzbeheizung in eine bestehende Anlage, die auf eine reine Brennstoff- respektive Gasbeheizung ausgelegt war. Denn die Möglichkeit, die Anlage mit einem relativ hohen Elektro-Leistungsanteil fahren zu können, ermöglicht einen kostenoptimierten und hinsichtlich des Energiemittels flexiblen Betrieb. Denn je nach gegebener Kostensituation kann das Verhältnis von Brennstoff zu Betriebsstrom entsprechend kostenoptimiert mit entsprechend großer Bandbreite variiert werden.
Insbesondere ist eine stufenlose Änderung des Verhältnisses von Brennstoff zu Betriebsstrom, also eine stufenlose Variation der Leistungsanteile innerhalb der möglichen Bandbreite möglich. Denn über die Zuführeinrichtung kann das Gasgemisch beliebig stufenlos Verändert bzw. eingestellt werden, um die angestrebte Gasgemischgeschwindigkeit einzustellen.
Ferner ist eine Erhöhung des luftseitigen Wärmeübergangskoeffizienten durch die Beimischung von strahlungsaktiven Gasen wie H₂O und CO₂ möglich, wie auch die Wärme des zugemischten Abgasteilstroms vorteilhaft zur Vorwärmung des Gasgemischs genutzt werden kann. Auch eine Verringerung der NOx-Emissionen ist möglich.
Die Figur zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Schmelzwanne zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gezeigt ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Glasschmelzanlage 1 mit einer Schmelzwanne 2 in Form einer U-Flammenwanne, die über einen Boden 3, Seitenwände 4 sowie eine nicht näher gezeigte Decke begrenzt ist und eine Brennkammer 5 aufweist. An einer stirnseitigen Seitenwand 4 sind zwei Brennerports 6, 7 vorgesehen, die in die Brennkammer 5 einmünden. Über die Brennerports 6, 7 erfolgt die brennstoffbasierte Beheizung sowie der Abzug des verbrennungsbedingt anfallenden Verbrennungsabgases. Jeder Brennerport 6, 7 weist mehrere Brenner 8, 9 auf, die mit einem gasförmigen Brennstoff versorgt werden, der zusammen mit einem geeigneten Oxidationsmittel verbrannt wird, um hierüber die Brennkammer 5 zu erhitzen und das in der Brennkammer 5 befindliche Schmelzgut zur Bildung der Glasschmelze einzuschmelzen. Die Glasschmelze wird über einen Auslass 10 abgezogen und über eine nachgeschaltete Glaskonditionierungsanlage zu nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtungen geführt.
Jeder Brennerport 6, 7 ist mit einer regenerativen Wärmerückgewinnungsanlage 11 verbunden, über die einerseits dem Verbrennungsabgas Wärme entzogen wird und andererseits das Oxidationsmittel, üblicherweise Luft, vorgewärmt wird. Die Wärmerückgewinnungsanlage 11 weist hierzu zwei Regenerationskammern 12, 13 auf, die jeweils mit geeigneten Wärmespeicherelementen, vorzugsweise aus Keramik, beispielsweise in Form von Gittern oder ähnlichem ausgerüstet sind. Die Speicherelemente der Regenerationskammern 12, 13, durch die das Abgas abgezogen wird, heizen sich auf, während die zuvor erwärmten Speicherelemente der anderen Regenerationskammer 12, 13 ihre Wärme an das durch diese Kammer geführte Oxidationsmittel, also die Verbrennungsluft zur Vorerwärmung abgeben.
Der Abgaswärmerückgewinnungsanlage 11, die ein, gesehen in Richtung der Zeichenebene, entsprechender großer, in die Kammer unterteilter Hohlkörper ist und einen entsprechenden obenliegenden Kammerkopf und einen untenliegenden Kammerfuß aufweist, zugeordnet ist eine Zu- und Abführeinrichtung 14, die der Zuführung der Umgebung- bzw. Verbrennungsluft, sowie der Abführung des Verbrennungsabgases dient. Der Zuführ- und Abführeinrichtung 14 ist eine Umsteuereinrichtung 15 zugeordnet, über die gesteuert werden kann, welcher Brennerport 6, 7 im Verbrennungsmodus und welcher im Abzugsmodus arbeitet, wobei dementsprechend auch die jeweilige Richtung bzw. Verteilung der Luftzufuhr wie auch die Abgasabfuhr gesteuert werden muss. Dieses Umsteuern ist durch den Doppelpfeil 16 angedeutet.
Des Weiteren ist eine Zuführeinrichtung 17 vorgesehen, über die ein Teilstrom des Verbrennungsabgases, das grundsätzlich abgeführt wird, vor der eigentlichen Abführung abgezogen wird, und dem Verbrennungsluftstrom, zugeführt wird, sodass sich ein entsprechendes Gasgemisch bildet, das sodann dem jeweils aktiven Brennerport 6, 7 zugeführt wird.
Weiterhin vorgesehen ist, zusätzlich zu der Beheizung über die Brenner 8, 9, eine Elektroheizung 18, die eine Reihe von Elektroden 19, die am Boden 3 und an Seitenwänden 4 der Schmelzwanne 2 verbaut sind, und bei denen es sich beispielsweise um Molybdänelektroden handelt, umfasst. Diese Elektroden 19 ermöglichen zusätzlich zu der Brennerbeheizung auch eine Elektrobeheizung. Das heißt, dass ein simultaner Brennerheizbetrieb und Elektroheizbetrieb möglich ist.
Gesteuert wird der jeweilige Betrieb exemplarisch über eine zentrale Steuerungseinrichtung 20, die alle steuerbaren Elemente der Brennerheizung, der Elektroheizung sowie der Verbrennungsluftzuführung und -verteilung sowie der Abgasabführung- und -verteilung steuert. Selbstverständlich können für die einzelnen Gruppen auch separate Steuerungseinrichtungen 20 vorgesehen sein. Die eine oder mehreren Steuerungseinrichtungen 20 kommuniziert darüber hinaus mit geeigneten Sonden oder Sensoren, um entsprechende Parameter zu erfassen, auf Basis welche die entsprechenden Steuerparameter ermittelt werden.
Der Betrieb der Schmelzwanne 2 ist derart, dass stets ein Brennerport 6, 7 im Brennermodus arbeitet, das heißt, dass über die entsprechenden Brenner das Brenngas in die Brennkammer geführt wird und dort zusammen mit dem Oxidationsmittel verbrennt, während der andere Brennerport 6, 7 im Abzugsmodus arbeitet, über ihn also das Verbrennungsabgas abgezogen wird. Im gezeigten Beispiel ist es angenommen, dass die Brenner 8 des Brennerports 6 im Brennermodus arbeiten, während der Brennerport 7 das Abgas abzieht.
Zum Betrieb werden die Brenner 8 mit einem Brenngas B versorgt. Das Oxidationsmittel ist ein Gasgemisch G, das in hinreichender Menge zur Einstellung einer ausreichenden Gasgemischgeschwindigkeit am Brennerhalsmaul, also dem Bereich, wo der Brennerport 6 in die Schmelzkammer 5 mündet, zugeführt wird. Die Gasgemischgeschwindigkeit muss gleich oder größer als einen Mindestgeschwindigkeitswert sein, damit die Flammstabilität gewährleistet ist und über das Gasgemisch ein ausreichender Impuls in Flammrichtung eingebracht wird. Dieses Gasgemisch wird über die Zu- und Abführeinrichtung 14 respektive die jeweilige Regenerationskammer, hier die Regenerationskammer 12, zugeführt. Es besteht aus einem Anteil an Verbrennungsluft L, die über die Zu- und Abführeinrichtung 14 sowie die Umsteuereinrichtung 15 zugeführt wird, wie die Figur anschaulich zeigt. Ein Anteil des Gasgemisches G, neben der Verbrennungsluft L, ist aber auch ein Teilstrom des Verbrennungsabgases A, welche bzw. Teilstrom TA über die Zuführeinrichtung 17, beispielsweise einen geeigneten Ventilator oder eine Treibdüse oder ähnliches, aus dem eigentlichen Abgasstrom abgezogen wird. Die Figur zeigt anschaulich, dass der Verbrennungsluftstrom L und der Teilabgasstrom TA zusammengeführt werden und das Gasgemisch G bilden, das sodann dem Brennerport 6 zugeführt wird. Zuvor erwärmt sich das Gasgemisch in der Regenerationskammer 12, die im vorhergehenden Zyklus, in dem der Brennerport 6 im Abzugsmodus arbeitete, erwärmt wurde, das heißt, dass die dortigen Speicherelemente ihre gespeicherte Wärme an das Gasgemisch G abgeben und dieses vorwärmen.
Der Brennerport 7 arbeitet im Abzugsmodus, über ihn wird das Verbrennungsabgas A abgezogen und der Regenerationskammer 13 zur Erwärmung der dortigen Speicherelemente zugeführt. Der Hauptstrom des Verbrennungsabgases A wird sodann über die Zu- und Abführeinrichtung 14 abgezogen und über die Umsteuereinrichtung 15 endgültig abgeführt. Gleichzeitig wird hier aber auch der Teilabgasstrom TA bei Bedarf abgezogen, was wie beschrieben über die Zuführeinrichtung 17 erfolgt.
Dieser Betriebsmodus bleibt für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 20-30 Minuten, aufrechterhalten. Sodann wird umgesteuert, das heißt, dass die Betriebsmodi der Brennerports 6, 7 gewechselt werden. Der Brennerport 6 arbeitet dann im Abzugsmodus, während der Brennerport 7 im Verbrennungsmodus arbeitet. In die entsprechende Weise steuert die Umsteuereinrichtung 15 die entsprechenden Luft- und Abgasströme um, sodass das Abgas vom Brennerport 6 kommend abgeführt und die Verbrennungsluft L zum Brennerport 7 geführt wird. Auch die Zuführeinrichtung 17 steuert den Teilabgasstrom TA fortan in die andere Richtung.
Bei der gezeigten Schmelzanlage kann es sich um eine von Haus aus für einen simultanen Brennstoff- und Elektroheizbetrieb ausgelegte Anlage handeln. Denkbar ist es aber auch, dass es sich um eine originär für einen reinen Brennstoffbetrieb ausgelegte Anlage handelt, bei der die Elektroheizung 18 mit sämtlichen erforderlichen Komponenten nachgerüstet wurde, wozu auch die entsprechende Zuführeinrichtung dient, da diese Zuführeinrichtung sowie derer Steuerung ein essentielles Element der Schmelzanlage 1 ist.
Die erfindungsgemäße Schmelzanlage 1 ermöglicht eine in weiten Bereichen variierbare Veränderung der Beheizungsweise, das heißt, dass das Verhältnis von Verbrennungs-Leistungsanteil resultierend aus der Brenngasverbrennung zum Elektro-Leistungsanteil resultierend aus der Elektrobeheizung in weiten Bereichen variiert werden kann. Dies ermöglicht die erfindungsgemäß vorgesehene Rückführung oder Rezirkulation des Teilabgasstroms TA zur Bildung des Gasgemisches, nachdem hierüber eine zu geringe Menge an Verbrennungsluft L, resultierend aus einer deutlichen Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils und einer Reduzierung des Verbrennungs-Leistungsanteils verbunden mit einer Reduzierung der Brenngasmenge und damit der Verbrennungsluftmenge kompensiert werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass am Brennerhals eine Gasgemischgeschwindigkeit gegeben ist, die einem Mindestgeschwindigkeitswert entspricht oder etwas darüber liegt, sodass die Flammstabilität aufrechterhalten werden kann.
Eine Schmelzanlage, die beispielsweise von Haus aus mit einer Elektroheizung ausgerüstet ist, ist auf einen maximalen Elektro-Leistungsanteil ausgelegt, der üblicherweise im Bereich von maximal 10-15% der Gesamtleistung liegt. Üblicherweise werden solche Anlagen mit einem Elektro-Leistungsanteil von ca. 5% betrieben, eine Anhebung dieses Leistungsanteils ist bestenfalls auf die maximalen 10-15% möglich. Denn, wie beschrieben, eine entsprechende Anhebung des Elektro-Leistungsanteils und gleichzeitige Verringerung des Verbrennungs-Leistungsanteils führt zu einer Reduzierung der Brenngasmenge und damit auch der benötigten Verbrennungsluftmenge, sodass sich am Brennerhals die Verbrennungsluftgeschwindigkeit entsprechend stark reduziert und unter einen Geschwindigkeitswert sinken kann, ab dem eine Flammstabilität nicht mehr gegeben ist. Üblicherweise wird mit einer Verbrennungsluftgeschwindigkeit von ca. 7,5 m/s gearbeitet. Damit eine Flammstabilität sichergestellt ist, sollte diese Verbrennungsluftgeschwindigkeit regelmäßig nicht unter ca. 6 m/s sinken. Die 7,5 m/s sind auf 100% Brennstoffbefeuerung bezogen. Aufgrund des unterschiedlichen Wirkungsgrads entsprechen 10% elektrische Energie ca. 15-20% fossiler Energie, da die elektrische Heizleistung direkt in die Schmelze eingebracht wird, während die Brennerheizleistung indirekt eingebracht wird. Das heißt, dass eine entsprechende Anhebung des Elektro-Leistungsanteils zu einer überproportionalen Reduzierung der Brennstoff- und damit der Verbrennungsluftmenge führt, sodass, damit die Verbrennungsluftgeschwindigkeit noch hinreichend hoch ist, nur mit einem relativ geringen Elektro-Leistungsanteil gefahren werden kann.
Hier schafft die Erfindung Abhilfe, in dem aufgrund der Zuführung des Teilabgasstroms TA der Verbrennungsluftunterschuss kompensiert und die Gasgeschwindigkeit am Brennerhals wieder auf einen Wert angehoben werden kann, der die Flammenstabilität sicherstellt.

In den nachfolgenden Tabellen sind entsprechende Betriebswerte in einer Beispielrechnung für eine 80 m² U-Flammenwanne für unterschiedliche Tonnagen (100 %, 85 %, 70 %, 50 %) für drei unterschiedliche Betriebsszenarien angegeben, nämlich zum einen für einen „Normalbetrieb“, bei dem die Elektroheizung mit einem für die entsprechende Tonnage üblichen Leistungsanteil betrieben wird, des Weiteren für einen „Betrieb mit maximalem elektrischen Energieeinsatz“, bei dem die Elektroheizung mit einem maximal zulässigen Leistungsanteil betrieben wird, und für einen „Betrieb mit maximalem elektrischen Energieeinsatz mit Rezirkulation“, bei dem der elektrische Leistungsanteil deutlich erhöht wurde bei gleichzeitiger Rezirkulation des Teilabgasstroms unter Einstellung einer Gasgemischgeschwindigkeit auf einen Mindestgeschwindigkeitswert. Der Betrachtung zugrunde gelegt wird eine 80 m² Wanne mit nachgerüsteter Elektroheizung und nachgerüsteter Abgasrezirkulation.

Temperatur [°C]	1300
A BH [m²]	2,33

Auslastung	100%	85%	70%	50%
pull [tpd]	297	253	208	150
Scherben [%]	50%	50%	50%	50%

Normalbetrieb

P_fossil [KW]	10350	10170	10120	8360
P_electric [KW]	2300	1170	0	0
P_fossil [%]	81,8%	89,7%	100%	100,0%
P_electric [%]	18,2%	10,3%	0,0%	0,0%
BS[Nm³/h]	1001	983	978	808
LS [Nm³/h]	10739	10552	10500	8674
LS [Bm³/h]	61849	60772	60473	49956
v_L BH [m/s]	7,37	7,25	7,21	5,96

Betrieb mit maximalem elektrischen Energieeinsatz

P_fossil [KW]	9017	8360	8360	8360
P_electric [KW]	3300	2527,5	1320	0
P_fossil [%]	73,2%	76,8%	86,4%	100,0%
P_electric [%]	26,8%	23,2%	13,6%	0,0%
BS[Nm³/h]	872	808	808	808
LS [Nm³/h]	9356	8674	8674	8674
LS [Bm³/h]	53884	49956	49956	49956
v_L BH [m/s]	6,42	5,96	5,96	5,96

Betrieb mit maximalem elektrischen Energieeinsatz mit Rezirkulation

P_fossil [KW]	9017	7330	5720	5693
P_electric [KW]	3300	3300	3300	2000
P_fossil [%]	73,2%	69,0%	63,4%	74,0%
P_electric [%]	26,8%	31,0%	36,6%	26,0%
BS[Nm³/h]	872	709	553	550
LS [Nm³/h]	9356	7605	5935	5907
LS [Bm³/h]	53884	43799	34181	34020
v_L BH [m/s]	6,42	5,22	4,07	4,06
Rezirkulation [%]	0,0%	19,0%	52,0%	53,0%
TA [Nm³/h]	0	1445	3086	3131
GS [Bm³/h]	53884	52121	51958	52051
v_G BH [m/s]	6,42	6,2	6,2	6,2

Es gilt:

Temperatur = Temperatur der Luft bzw. des Gasgemischs am Brennerhals A BH = Querschnittsfläche Brennerhals
Auslastung = Auslastung der Schmelzwanne nach Auslegungszustand Scherben = Scherbenanteil an Glasmasse
P_fossil = notwendige fossile Leistung (total bzw. anteilig)
P_electric = notwendige elektrische Leistung (total bzw. anteilig)
BS [Nm³/h] = Brenngasstrom in Normkubikmeter pro Stunde
LS [Nm³/h] = Verbrennungsluftstrom in Normkubikmeter pro Stunde
LS [Bm³/h] = Verbrennungsluftstrom in Betriebskubikmeter pro Stunde (bei 1300 °C)
v_L BH [m/s] = Brennerhalsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft
Rezirkulation [%] = Anteil des rezirkulierten Teilabgastroms, auf den Verbrennungsluftstrom LS bezogen
TA [Nm³/h] = Teilabgasstrom in Normkubikmeter pro Stunde
GS [Bm³/h] = Gasgemischstrom in Betriebskubikmeter pro Stunde (bei 1300 °C) (= Summe aus LS in Bm³/h und TA in Bm³/h)
v_G BH [m/s] = Brennerhalsgeschwindigkeit des Gasgemisches

Anhand von Erfahrungswerten über die notwendige Schmelzleistung des Glases und die Wandverluste der Wanne kann für die oben genannte Beispielwanne eine notwendige fossile Leistung von 10120 kW bei einem Zustand von 208 tpd (tons per day) mit 50% Scherben angenommen werden. Das heißt 50% des Glases werden aus Glasscherben erschmolzen, während der Rest durch Gemengerohstoffe gebildet wird.
Bei einem typischen Brenngas mit einem Heizwert von 8900 kcal/Nm³ ist hierfür ein Brenngaseinsatz von 978 Nm³/h notwendig. Der für die Verbrennung notwendige Verbrennungsluftstrom LS ergibt sich aus der Luftzahl des Brenngases (von der Zusammensetzung des Gases abhängig) und dem gewählten Luftüberschuss (meist ca. 10 %). Im vorliegenden Beispiel wird ein Volumenverhältnis von Brenngas zu Verbrennungsluft L von ca. 10,7 angenommen. Daraus ergibt sich ein benötigter Verbrennungsluftstrom LS von 10500 Nm³/h.
Nach der Erwärmung der Verbrennungsluft im Regenerator (regenerative Wärmerückgewinnungsanlage) strömt sie durch den Brennerhals in die Schmelzkammer wo es mit dem Brenngas B reagiert. Typischerweise hat die Verbrennungsluft dort eine Temperatur von 1250 bis 1350 °C (im Beispiel 1300 °C).
Über die Gasgesetze (Amontons & Gay-Lussac) gilt folgenden Formel: $\frac{p_{1} V_{1}}{T_{1}} = \frac{p_{2} V_{2}}{T_{2}} (V = Volumen; p = Druck, T = Temperatur)$
Somit können die Werte des Verbrennungsluftstroms von Normbedingungen (0 °C; 1013, 25 hPa) in die herrschenden Betriebsbedingungen umgerechnet werden. Da die Druckdifferenz sehr gering ist (ca. 10 Pa) wird der Druck als konstant angenommen. Weicht die Höhenlage der Anlage stark von den Normbedingungen bei Normalhöhennull ab, kann der Druck mit einem entsprechenden Faktor korrigiert werden.
Mit dem Verbrennungsluftstrom bei Betriebsbedingungen und der Querschnittsfläche des Brennerhalses (2,33 m²) kann nun die Geschwindigkeit am Brennerhalsmaul v_L BH[m/s] errechnet werden, gemäß der Formel $v_{L} BH [m/s] = LS [{Bm}^{3} / h] : 2,33 [m^{2}] : 3600 [s],$
bzw. die Brennerhalsgeschwindigkeit des Gasgemischs v_G BH[m/s] gemäß der Formel $v_{G} BH [m/s] = GS [{Bm}^{3} / h] : 2,33 [m^{2}] : 3600 [s] .$
Die vorliegende Betrachtung geht von einer Temperatur der Verbrennungsluft, aber auch des Gasgemisches, von 1300°C aus. Angenommen wird des Weiteren ein Öffnungsquerschnitt A am Brennerhals BH von A BH = 2,3 m².
Die Luftgeschwindigkeit v_L BH[m/s] im Brennerhals errechnet sich als Mittelwert aus dem Betriebsvolumenstrom [Bm³/s] der Verbrennungsluft und dem Öffnungsquerschnitt A des Brennerhalses [m²] (v=q/A mit v= Geschwindigkeit Verbrennungsluft; q = Betriebsvolumenstrom [Bm³/s]; A = freier Querschnitt). Vergleichbares gilt für die Gasgemischgeschwindigkeit v_G BH am Brennerhals, bei deren Berechnung zusätzlich noch der Teilabgasstrom berücksichtigt wird. Die Verbrennungsluftstrom LS wird in Normkubikmetern pro Stunde [Nm³/h] (Bezug 0°C, 1013,25 hPa) angenommen. Die Betriebskubikmeter [Bm³/h], die für die Geschwindigkeit relevant sind, ergeben sich aus dem gemessenen Normvolumenstrom und den idealen Gasgesetzen. Der Differenzdruck zur Umgebung kann in diesem Kontext aufgrund der niedrigen Werte (<<100Pa) vernachlässigt werden. Die Temperatur ist für den Betriebsvolumenstrom aufgrund des großen Werts von 1200 - 1300°C (=1473,15K - 1573,15K) von elementarer Bedeutung. Der Umrechnungsfaktor beträgt bei den hier angenommenen 1300°C (=1573,15K) 1573,15/273,15 = 5,76. Zur Umrechnung der Normkubikmeter/Stunde [Nm³/h] in Betriebskubikmeter/Stunde [Bm³/s] ist der Normkubikmeter-Wert folglich mit 5,76 zu multiplizieren.
Angegeben sind die Werte für vier unterschiedliche Tonnagen. „Pull“ gibt dabei den jeweiligen Durchsatz in Tonnen pro Tag (tons per day) an. Der Anteil an aufgegebenen Scherben beträgt jeweils 50%. Der Rest wird von entsprechenden Gemengerohstoffen gebildet.
1. Normalbetrieb
Je nach Tonnage arbeitet die Schmelzwanne mit unterschiedlichen Verbrennungs- und Elektro-Leistungsanteilen. Bei Tonnagen von 100% und 85% wird mit zugeschalteter Elektroheizung gearbeitet, der prozentuale Elektro-Leistungsanteil beträgt bei 100 % Tonnage 18,2 %, bei 85 % Tonnage 10,3 %. Dabei liegt die aufgenommene elektrische Leistung bei 100% Tonnage bei 2300 KW und die fossile, also aus dem Brennstoff resultierende Leistung bei 10350 KW, bei 85 % beträgt die elektrische Leistung 1170 KW und die fossile Leistung 10170 KW. Entsprechend niedrige sind die fossilen Leistungen bei 70 % und 50 % Tonnage, die elektrische Leistung ist jeweils 0 KW.
Entsprechend gestaffelt zur fossilen Leistungsaufnahme, die einher geht mit der benötigten Brennstoffmenge (hier bei einer Auslastung von 100% ist BS = 1001 Nm³/h), verhält sich auch der Verbrennungsluftstrom LS, der in Nm³/h, also Normkubikmetern pro Stunde angegeben ist. Der Verbrennungsluftstrom beträgt bei 100 % Tonnage 10739 Nm³/h, und reduziert sich entsprechend mit sinkender Tonnage, resultierend natürlich aus dem abnehmenden Brenngaseinsatz.
Der zentrale Parameter ist die Verbrennungsluftgeschwindigkeit am Brennerhals, die mit v_L BH in m/s angegeben ist. Die Verbrennungsluftgeschwindigkeit beträgt 7,37 m/s bei 100 % Tonnage, 7,25 m/s bei 85 % Tonnage und 7,21 m/s bei 70 % Tonnage. Diese Werte liegen also alle deutlich über einem Mindestluftgeschwindigkeitswert, der beispielsweise auf 6,2 m/s definiert wird, und der noch eine hinreichende Flammstabilität sicherstellt.
Dieser Wert wird bei 50 % Tonnage mit einer Luftgeschwindigkeit von 5,96 m/s bereits knapp unterschritten. Ein Betrieb ist hier bestenfalls gerade noch möglich, jedoch keine zusätzliche Elektrobeheizung, da der Wert ansonsten noch weiter sinken würde.
2. Betrieb mit maximalem elektrischen Energieeinsatz
Hier sei angenommen, dass der prozentuale Elektro-Leistungsanteil größtmöglich erhöht wird. Bei 100 % Tonnage wird der Elektro- Leistungsanteil auf maximale 3300 KW erhöht. Der prozentuale Anteil beträgt 26,8 %. Dies bedeutet eine Steigerung im Vergleich zum Normalbetrieb von 8,6 %. Damit verbunden ist eine Reduzierung des fossilen Verbrennungs-Leistungsanteils, die genutzte Leistung nimmt um 1333 KW ab. Entsprechend reduziert sich der Brenngasstrom auf 872 Nm³/h.
Deutlich ist die Abnahme der Verbrennungsluftgeschwindigkeit, die nunmehr aufgrund der reduzierten Brenngasmenge nur noch v_L BH = 6,42 m/s beträgt. Dieser Wert ist hier trotz Aufnahme der maximal zur Verfügung stehenden Leistungsaufnahme von 3300 KW noch ausreichend hoch, um eine Flammstabilität zu gewährleisten.
Anders jedoch bei 85 % und 70 % Tonnage. Im Falle einer 85 %-Tonnage kann die elektrische Leistung nur auf 2527,5 KW gesteigert werden. Diese ist zwar eine Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils um 12,9 %, verbunden mit einer Reduzierung der fossilen Leistung um 1810 KW auf 8360 KW und damit eine entsprechende Abnahme der Brenngasmenge um 175 Nm³/h auf 808 Nm³/h, jeweils verglichen mit dem Normalbetrieb. Jedoch liegt aufgrund dessen die Verbrennungsluftgeschwindigkeit v_L BH rechnerisch auch hier bei v_L BH = 5,96 m/s, liegt, also knapp unterhalb beispielsweise einem angestrebten Mindestwert von 6,2 m/s. Eine weitere Erhöhung des elektrischen Energieeinsatzes ist demzufolge nicht möglich.
Ähnlich verhält es sich bei 70 % Tonnage. Hier wurde im Normalbetrieb ohne elektrische Zusatzbeheizung gefahren, nunmehr beträgt der elektrische Leistungsanteil 13,6%. Damit einhergeht wiederum eine entsprechende Abnahme der genutzten fossilen Leistung, diese nimmt um 1760 KW auf 8360 KW ab, die Brenngasmenge nimmt um 170 Nm³/h auf 808 Nm³/h ab, jeweils verglichen mit dem Normalbetrieb. Auch hier sinkt die Verbrennungsluftgeschwindigkeit, sie beträgt auch hier v_L BH = 5,96 m/s. Eine weitere Erhöhung des elektrischen Leistungsanteils ist demzufolge nicht mehr möglich.
Bei einer 50%-Tonnage ist keine elektrische Zusatzheizung möglich, da bereits im Normalbetrieb die Verbrennungsluftgeschwindigkeit schon im Bereich der Mindestgrenze liegt.
3. Betrieb mit maximalem elektrischen Energieeinsatz mit Rezirkulation
Anhand dieser Tabelle wird nun der erfindungsgemäße Effekt der Abgasrezirkulation des Teilabgasstroms deutlich. Bei 100 % Tonnage ist keine Rezirkulation erforderlich, da die Verbrennungsluftgeschwindigkeit am Brennerhals mit v_L BH = 6,42 m/s ausreichend hoch ist und ohnehin mit maximaler elektrischer Leistung von 3300 KW gefahren wird. Die zugeführte Verbrennungsabgasmenge, also der Teilabgasstrom TA ist daher in der Tabelle mit 0 angegeben.
Anders sind jedoch die Verhältnisse bei 85 % und 70 % Tonnage. Bei 85 % Tonnage kann die elektrische Leistungsaufnahme von 2527,5 KW auf 3300 KW angehoben werden, verbunden mit einer Erhöhung des prozentualen elektrischen Leistungsanteils von 23,2 % auf 31 %. Zwar sinkt der Verbrennungsluftstrom LS von 8674 Nm³/h (siehe 2.) auf 7605 Nm³/h. Damit einher geht eine Reduzierung der Verbrennungsluftgeschwindigkeit v_L BH von 5,96 m/s auf 5,22 m/s.
Erfindungsgemäß wird nun aber Verbrennungsabgases als Teilabgasstrom TA rezirkuliert und dem Verbrennungsluftstrom zugeführt, sodass sich das in der Figur gezeigte Gasgemisch G bildet. Die Prozentangabe von 19 % der Rezirkulation bezieht sich auf den Verbrennungsluftstrom. Für 85% Tonnage werden demnach zusätzlich zu den 7605 Nm³/h Verbrennungsluft noch 0,19 x 7605 = 1445 Nm³/h an Abgas als Teilabgasstrom TA durch Rezirkulation hinzugefügt. Hierüber wird demzufolge der Gasgemischvolumenstrom am Brennerhals entsprechend erhöht, sodass sich eine Gasgemischgeschwindigkeit v_G BH am Brennerhals von v_G BH = 6,2 m/s einstellt. Ersichtlich kann also der Elektro-Leistungsanteil eklatant, nämlich um 7,8% angehoben werden, bei gleichzeitig sichergestellter Flammstabilität.
Noch gravierender ist die Änderung bei 70 % Tonnage. Auch dort wird die elektrische Leistungsaufnahme auf 3300 KW maximal angehoben, was einem prozentualen Anstieg von 23,0% entspricht. Die fossile Leistung reduziert sich gravierend um 2640 KW, entsprechend groß ist die Reduzierung der Brenngasmenge, was sich in einer entsprechend starken Reduzierung der Verbrennungsluftgeschwindigkeit v_L am Brennerhals zu 4,07 m/s zeigt.
Durch einen Rezirkulationsanteil an Verbrennungsabgas im Gasgemisch von 52% (zusätzlich zu 5935 Nm³/h Verbrennungsluft noch 0,52 x 5935 = 3086 Nm³/h an Abgas zur Bildung des Gasgemisches G) kann die Gasgemischgeschwindigkeit v_G BH am Brennerhals wieder auf den Mindest- oder Zielgrenzwert von v_G BH = 6,2 m/s angehoben werden. Ersichtlich kann also hier mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine eklatante Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils erfolgen, und zwar weit über den sonst möglichen maximalen Leistungsanteil hinaus.
Dies gilt auch in Bezug auf eine 50 %-Tonnage. Dort war bisher keine elektrische Zusatzbeheizung möglich. wie die Tabelle jedoch zeigt, kann mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 2000 KW und damit einen elektrischen Leistungsanteil von 26% (vormals 0%) gefahren werden. Aufgrund der Reduzierung des Brenngasanteils reduziert sich zwar die Verbrennungsluftgeschwindigkeit von _vL BH = 5,96 m/s auf 4,06 m/s. Durch Rezirkulation eines Teilabgasstroms TA von 53% (zusätzlich zu 5907 Nm³/h Verbrennungsluft noch 0,53 x 5907 = 3130 Nm³/h) zur Bildung des Gasgemisches G kann aber wiederum die Gasgemischgeschwindigkeit v_G am Brennerhals auf _VL BH = 6,2 m/s angehoben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also einen äußerst effizienten und vom Leistungsanteil mit 26% sehr beachtlichen Einsatz der Elektrobeheizung, was vorher überhaupt nicht möglich war.
Die Tabellen zeigen sehr anschaulich die Abnahme der Verbrennungsluftgeschwindigkeit am Brennerhals mit zunehmendem Einsatz einer elektrischen Zusatzheizung, wie aber auch die Grenzen in Bezug auf den möglichen Elektro-Leistungsanteil, resultierend aus einer entsprechenden Abnahme der Verbrennungsluftgeschwindigkeit auf einen Wert, der unterhalb eines Zielgeschwindigkeitswerts liegt, und bei dem möglicherweise gerade noch ein flammenstabiler Betrieb möglich ist.
Gleichzeitig zeigen die Tabellen aber auch den gravierenden Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens respektive der erfindungsgemäßen Zuführung des Teilabgasstroms im Hinblick auf eine eklatante Erhöhung des elektrischen Leistungsanteils bis hin zur Möglichkeit, überhaupt eine elektrische Zusatzheizung nutzen zu können.
Festzuhalten ist in diesem Zusammenhang, dass angenommen wird, dass die elektrische maximale Leistungsaufnahme auf 3300 KW begrenzt ist. Es liegt auf der Hand, dass auch eine höhere elektrische Leistungsaufnahme möglich ist, mithin also der Elektro-Leistungsanteil noch weiter erhöht werden kann, bei gleichzeitiger Erhöhung es rezirkulierten Teilabgasstroms TA, um die Gasgemischgeschwindigkeit hinreichend hochzuhalten. Wie die Tabelle zeigt, ist bei 100 % Tonnage noch überhaupt keine Rezirkulation erforderlich, da bei maximaler Leistung von 3300 KW die Gasgemischgeschwindigkeit von Haus aus hinreichend hoch ist. Das heißt, dass, wenn es die Elektroheizung zulässt, noch mit deutlich höherem Elektro-Leistungsanteil gefahren werden kann und ohne Probleme durch Rückführung eines relativ geringen Teilabgasstroms die Flammstabilität sichergestellt werden kann. Dies gilt auch bei einer Tonnage von 85%, auch hier wird lediglich ein Anteil von 19% Teilabgasstrom zurückgeführt. Eine Erhöhung ist auch hier möglich, was eine Erhöhung der elektrischen Leistungsaufnahme über die hier angegebenen 3300 KW hinaus ermöglichen würde.
Die vorstehenden Betrachtungen zeigen des Weiteren, dass bestehende Anlagen mit von Haus aus integrierter Elektroheizung erfindungsgemäß deutlich anders betrieben werden können, um einerseits den Elektro-Leistungsanteil eklatant zu erhöhen, und andererseits den fossilen Gasanteil zu erniedrigen, und demzufolge die Anlage in einem deutlich breiteren Energiemix-Fenster fahren zu können. Erforderlich ist hierzu lediglich die erfindungsgemäß vorgesehene Teilabgasstrom-Rezirkulation zur Erzeugung des Gasgemisches, um hierüber die Gasgemischgeschwindigkeit am Brennerhals hinreichend hoch, mindestens entsprechend einem definierten Mindestgeschwindigkeitswert oder etwas darüber, einzustellen.
Anlagenseitig sind entsprechende Sensoren oder Sonden verbaut, die es ermöglichen, insbesondere die eingangs erwähnten Parameter zu erfassen. Die entsprechende Steuerungseinrichtung 20 der Glasschmelzanlage 1 verarbeitet die Parameter entsprechend, um die benötigte Teilabgasmenge zu ermitteln, die vom Abgasstrom abgezweigt und der Verbrennungsluft zugeführt werden muss, damit eine entsprechende elektrische Leistungsanteilserhöhung möglich ist. Die Steuerungseinrichtung ist hierzu programmtechnisch entsprechend ausgelegt respektive eingerichtet, um über entsprechende Steuer- oder Regelalgorithmen die entsprechenden Parameter zu verarbeiten und die Steuerinformation für die Zuführeinrichtung 17 zu ermitteln.
In gleicher Weise wie vorstehend kann auch eine Betrachtung zu einer Querflammenwanne erfolgen, wobei hierzu die entsprechenden, für diesen Wannentyp spezifischen Werte zugrunde zu legen sind. Im Ergebnis zeigen sich auch bei diesem Wannentyp vergleichbare Effekte bezüglich der Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils, wenn durch die erfindungsgemäße Rezirkulation die Brennerhalsgeschwindigkeit trotz Reduzierung des fossilen Leistungsanteils auf oder über den Mindestgeschwindigkeitswert von 4 m/s, insbesondere 4,5 m/s angehoben wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Schmelzwanne in Form einer U-Flammenwanne oder einer Querflammenwanne, umfassend eine über einen Boden, Seitenwände und eine Decke begrenzte Brennkammer, die mit wenigstens zwei Brennerports verbunden ist, wobei jeder Brennerport wenigstens einen Brenner aufweist, dem ein Brenngas sowie Verbrennungsluft zugeführt wird, und wobei in der U-Flammenwanne oder der Querflammenwanne, seitlich und/oder bodenseitig, mehrere Heizelektroden vorgesehen sind und das Beheizen simultan einerseits über den wenigstens einen Brenner eines Brennerports und andererseits über zumindest einen Teil der Heizelektroden erfolgt, wobei die Gesamtheizleistung aus einem aus der Gasverbrennung resultierenden Verbrennungs-Leistungsanteil und einem aus der elektrischen Beheizung resultierenden Elektro-Leistungsanteil besteht, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erhöhung des Elektro-Leistungsanteils und gleichzeitiger Erniedrigung des Verbrennungs-Leistungsanteils durch Verringerung der zugeführten Brenngasmenge und der Verbrennungsluftmenge zusätzlich ein Anteil an Verbrennungsabgas zusammen mit der Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei die Menge an Verbrennungsabgas derart bemessen wird, dass die Geschwindigkeit des Gasgemischs aus Verbrennungsluft und Verbrennungsabgas gleich oder größer als ein Mindestgeschwindigkeitswert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestgeschwindigkeitswert im Falle einer U-Flammenwanne wenigstens 5 m/s, insbesondere wenigstens 6 m/s und maximal 14 m/s, insbesondere 12 m/s beträgt, und dass der Mindestgeschwindigkeitswert im Falle einer Querflammenwanne wenigstens 4 m/s, insbesondere wenigstens 4,5 m/s und maximal 12 m/s, insbesondere 10 m/s beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsabgas über eine in der Zuführmenge steuerbare Zuführeinrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Zuführeinrichtung über eine Steuerinformation gesteuert wird, die auf Basis folgender Parameter bestimmt wird: - einer die Temperatur der zugeführten Verbrennungsluft beschreibenden Lufttemperaturinformation, - einer die durch eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung zugeführte Verbrennungsluftmenge beschreibenden Luftmengeninformation sowie - einer den Sauerstoffgehalt oder den Kohlendioxidgehalt des Gasgemischs beschreibenden Gasgemisch-Sauerstoffinformation oder Gasgemisch-Kohlendioxidinformation, - einer die durch eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung zugeführte Abgasmenge beschreibenden Abgasmengeninformation.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerinformation zusätzlich auf Basis einer den Sauerstoffgehalt oder den Kohlendioxidgehalt im Verbrennungsabgas beschreibenden Abgas-Sauerstoffinformation oder Abgas-Kohlendioxidinformation ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasgemisch-Sauerstoffinformation oder die Gasgemisch-Kohlendioxidinformation in einem Kammerkopf einer der Brennkammer vorgeschalteten Abgaswärmerückgewinnungsanlage ermittelt wird, und die Abgas-Sauerstoffinformation oder die Abgas-Kohlendioxidinformation im Kammerkopf oder Kammerfuß der Abgaswärmerückgewinnungsanlage ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines vorbestimmten Mindestgehaltwert an Sauerstoff im Gasgemisch dem Gasgemisch reiner Sauerstoff zugeführt wird, so dass der Sauerstoffgehalt über dem Mindestgehaltwert, jedoch unter einem Maximalgehaltwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestgehaltwert 20%, vorzugsweise 17% beträgt, und der Maximalgehaltwert 30% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter aktuell gemessen werden, oder dass als Parameter vorab definierte Festinformationen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Zuführeinrichtung ein Heißgasventilator oder eine Treibdüse ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsabgas in einer Umsteueranlage, mittels der ein jeweiliger Abgaskanal eines jeden Brennerports geöffnet oder geschlossen wird, abgegriffen und der Verbrennungsluft zugeführt wird.
Schmelzwanne in Form einer U-Flammenwanne oder einer Querflammenwanne, umfassend eine über einen Boden (3), Seitenwände (4) und eine Decke begrenzte Brennkammer (5), die mit wenigstens zwei Brennerports (6, 7) verbunden ist, wobei jeder Brennerport wenigstens einen Brenner (8, 9) aufweist, dem ein Brenngas (B) sowie Verbrennungsluft (L) zugeführt wird, und wobei in der U-Flammenwanne oder der Querflammenwanne, seitlich und/oder bodenseitig, mehrere Heizelektroden (19) vorgesehen sind und das Beheizen simultan einerseits über den wenigstens einen Brenner (8, 9) eines Brennerports (6, 7) und andererseits über zumindest einen Teil der Heizelektroden (19) erfolgt, wobei die Gesamtheizleistung aus einem aus der Gasverbrennung resultierenden Verbrennungs-Leistungsanteil und einem aus der elektrischen Beheizung resultierenden Elektro-Leistungsanteil besteht, umfassend eine Steuerungseinrichtung (20) eingerichtet zur Steuerung der mit der Verbrennungsluft zu mischenden Menge an Verbrennungsabgas gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.